BDS/GPS中频信号采集系统设计及捕获算法研究

作     者：高梦 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韩晓冰;谭晓鹏

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 081105[工学-导航、制导与控制] 0804[工学-仪器科学与技术] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：中频数据采集 FPGA USB 捕获算法 

摘      要：近年来,随着全球卫星定位系统的应用越来越广泛,全球GNSS融合发展成为了主流趋势,伴随着我国“北斗三号导航系统正式向全球提供基本导航服务,我国BDS距离全球组网的目标也迈出了实质性的一步,正式进入了全球时代。本课题设计的BDS/GPS中频信号采集系统基于导航接收机发展的大背景,在解决多星座兼容和互操作的卫星信号采集方面给出了一种解决方案,该课题的研究对我国卫星导航事业的发展起到了积极的推动作用。本文首先进行了卫星射频信号采集系统的软硬件设计和实现,将接收到的射频信号转换为中频信号,为后续的捕获算法提供数据。接收系统首先根据功能及技术要求,设计出了系统硬件结构,然后对硬件系统的各功能模块进行了详细设计,射频单元使用MAX2769芯片进行搭建,采用FPGA(EP4CE15F)作为系统的控制芯片,用CYUSB3014作为USB3.0通信控制单元,将射频电路采集到的数据传输到上位机,实现射频前端与PC之间的高速数据传输;系统软件模块包括通过Quartus II编写的FPGA传输和控制数据程序,在Eclipse上开发的USB固件程序,用VC++编写的上位机程序,实现中频数据的接收、传输和保存。论文通过对捕获数据进行结果分析,用来检验中频采集系统的功能及指标。在分析卫星捕获技术的基础上,采用了基于FFT的频域并行码相位捕获算法,先利用已有的原始数据对该算法进行验证,仿真结果证明了该捕获算法的可行性。然后对中频采集系统整体进行连接调试,并对接收到的数据用捕获算法进行了仿真,将结果与之前的数据进行了对比,实验结果表明该中频采集系统的性能达到设计要求,具有较好的适用性。